СОСТАВ ПОЛИСАХАРИДНОГО ГЕЛЯ ДЛЯ ГЛУШЕНИЯ И ПРОМЫВКИ СКВАЖИН И СПОСОБ ЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2009 года по МПК C09K8/42 

Предлагаемое изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к составам для глушения и промывки скважин и способам их приготовления и применения, к составам буровых растворов, жидкостей для перфорации и гравийной набивки, жидкостей для гидравлического разрыва пласта, а также может использоваться для ограничения водопритоков в нефтяные и газовые скважины.

Известен состав полисахаридного геля для глушения скважин, содержащий пресную или минерализованную воду, полисахаридный загуститель, борный сшиватель, диэтаноламин, четвертичные аммониевые соединения, смесь неионогенного и анионоактивного ПАВ - Нефтенол ВВД, представляющий собой смесь водорастворимых оксиэтилированных алкилфенолов и их сульфоэтоксилатов в форме натриевых солей или солей с триэтаноламином, а также способ его приготовления [1].

Известный способ приготовления полисахаридного геля [1] заключается в растворении и гидратации полисахаридного загустителя в пресной или минерализованной воде, представленной преимущественно растворами одновалентных катионов, с последующей обработкой полученного раствора полисахарида водным раствором, включающим борный сшиватель, диэтаноламин, четвертичные аммониевые соединения и смесь неионогенного и анионоактивного ПАВ - Нефтенол ВВД.

Использование жидкостей глушения, не оказывающих отрицательного влияния на коллекторские свойства ПЗП в период проведения подземных ремонтов, еще не означает, что при эксплуатации продуктивных пластов будут обеспечены стабильные темпы добычи нефти. Одной из главных причин постоянного снижения производительности скважин в период их эксплуатации является естественная кольматация поровых каналов призабойной зоны адсорбционными слоями, состоящими из мелкодисперсных частиц асфальтенов, смолистых веществ, кристаллов парафина и других поверхностно-активных органических соединений нефти. Кроме того, на производительность скважин оказывает существенное негативное влияние отложение асфальтено-смолистых и парафиновых веществ нефти на поверхности подземного нефтедобывающего оборудования. Состав полисахаридного геля для глушения скважин не обладает эффективной отмывающей способностью.

Изобретение направлено на создание состава жидкости глушения и промывки, позволяющего очистить призабойную зону пласта и подземное оборудование от АСПО и более легко освоить скважину после проведения в ней ремонтных работ.

Результат достигается дополнительным введением в состав полисахаридного геля растворителя Нефраса АК, представляющего собой смесь ароматических углеводородов, в основном моно-, ди-, полиэтилбензолов и стирола, что приводит к образованию мицеллярной дисперсии, обладающей эффективным отмывающим действием.

Признаками изобретения "Состав полисахаридного геля для глушения и промывки скважин и способ его приготовления" является:

1. Пресная или минерализованная вода.

2. Диэтаноламин.

3. Полисахаридный загуститель.

4. Борный сшиватель.

5. В качестве борного сшивателя - сшивающий агент СП-РД.

6. Водорастворимый ПАВ.

7. В качестве водорастворимого ПАВ - Нефтенол ВВД.

8. В качестве водорастворимого ПАВ - Нефтенол МЛ.

9. В качестве водорастворимого ПАВ - Нефтенол К.

10. Добавка.

11. В качестве добавки используется растворитель Нефрас АК,

12. Добавка на 1000 л состава составляет 1-10 кг.

13. Способ приготовления геля.

Признаки 1-4, 6-7 являются общими с прототипом, а признаки 5, 8, 9, 10, 11, 12, 13 - существенными отличительными признаками изобретения.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Предлагается состав полисахаридного геля для глушения и промывки скважин, содержащий пресную или минерализованную воду, полисахаридный загуститель, борный сшиватель, водорастворимый ПАВ и который может включать диэтаноламин, дополнительно содержащий растворитель Нефрас АК, представляющий собой смесь ароматических углеводородов, в основном моно-, ди-, полиэтилбензолов и стирола, в качестве полисахаридного загустителя содержащий немодифицированный гуар или гидроксипропилгуар, а в качестве борного сшивателя содержащий сшивающий агент СП-РД, представляющий собой раствор поверхностно-активных веществ различного типа и активированных соединений бора в многоатомных аминоспиртах, а в качестве водорастворимого ПАВ содержащий комплексный ПАВ - Нефтенол ВВД, представляющий собой смесь водорастворимых оксиэтилированных алкилфенолов и их сульфоэтоксилатов в форме натриевых солей или солей с триэтаноламином, или Нефтенол К, представляющий собой многокомпонентную смесь анионных и катионных поверхностно-активных веществ разного химического строения, или моющее ПАВ - Нефтенол МЛ, представляющее собой многокомпонентную смесь анионных и неиногенных поверхностно-активных веществ разного химического строения, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Полисахаридный загуститель 0,2-1,0 Сшивающий агент СПРД 0,2-1,0 Водорастворимый ПАВ:   Нефтенол ВВД, или   Нефтенол К, или   Нефтенол МЛ 0,1-10 Диэтаноламин 0,00-5,00 Растворитель Нефрас АК 0,1-1,0 Пресная или минерализованная вода остальное

и способ приготовления полисахаридного геля, включающий растворение в пресной или минерализованной воде, представленной преимущественно растворами одновалентных катионов, водорастворимого ПАВ, или последовательное растворение диэтаноламина и водорастворимого ПАВ с введением в полученный водный раствор Нефраса АК, представляющего собой смесь ароматических углеводородов, в основном моно-, ди-, полиэтилбензолов и стирола, до получения мицеллярной дисперсии, с последующим растворением и гидратацией в полученной мицеллярной дисперсии полисахаридного загустителя, и добавлением сшивающего агента СП-РД.

Выбранные пределы концентраций полисахаридного загустителя и сшивающего агента СП-РД объясняются тем, что при меньших их содержаниях, чем 0,2%, не образуется гель с заданными свойствами; а при концентрациях более 1,0 мас.% значительно увеличивается вязкость состава, что усложняет процесс его приготовления и процесс закачки в скважину.

Нижний предел концентрации водорастворимого ПАВ (0,1 мас.%) обуславливается получением термостабильной мицеллярной дисперсии. Увеличение содержания водорастворимого ПАВ более 1,0 мас.% экономически нецелесообразно.

При концентрации растворителя Нефраса АК менее 0,1 мас.% составы не обладают эффективной отмывающей способностью. Добавление более 1,0 мас.% экономически нецелесообразно.

Выбранный диапазон концентраций диэтаноламина определяется поглотительной способностью состава по отношению к сероводороду. Теоретически, 50 кг диэтаноламина, содержащиеся в 1 м³ эмульсионной полисахаридной жидкости глушения, позволяют поглотить 15 кг сероводорода. При этом для Астраханского газоконденсатного месторождения, содержащего максимальное количество сероводорода среди месторождений России, в продукции газовых скважин содержится до 25% сероводорода, а поглотительная способность раствора глушения должна быть от 6 до 10 кг/м³, поэтому большая концентрация диэтаноламина в составе экономически нецелесообразна.

Для исследований использовались:

1. Вода пресная.

2. Вода минерализованная:

- раствор хлористого калия, плотностью 1,150 г/см³;

- раствор хлористого натрия, плотностью 1,180 г/см³.

3. Полисахарид - гидроксипропилгуар марки Yaguar HP8FF.

4. Сшивающий агент СП-РД, ТУ 2499-073-17197708-2003, представляющий собой раствор поверхностно-активных веществ различного типа и активированных соединений бора в многоатомных аминоспиртах.

5. Диэтаноламин (ч), ТУ 6-09-2652-91.

6. Комплексный ПАВ нефтенол ВВД, ТУ 2483-015-17197708-97, представляющий собой смесь водорастворимых оксиэтилированных алкилфенолов и их сульфоэтоксилатов в форме натриевых солей или солей с триэтаноламином.

7. Моющее ПАВ Нефтенол МЛ, ТУ 2481 -056-17197708-00, представляющее собой многокомпонентную смесь анионных и неиногенных поверхностно-активных веществ разного химического строения.

8. Комплексный ПАВ Нефтенол К, ТУ 2483-065-17197708-2002, представляющий собой многокомпонентную смесь анионных и катионных поверхностно-активных веществ разного химического строения.

9. Растворитель Нефрас АК, ТУ 2415-076-17197708-2003, представляющий собой смесь ароматических углеводородов, в основном моно-, ди-, полиэтилбензолов и стирола.

Примеры приготовления гелей.

Пример 1.

В 994 г (99,4 мас.%) пресной воды при перемешивании на лопастной мешалке вводили 1 г (0,1 мас.%) комплексного ПАВ - Нефтенола ВВД. Давали раствориться ПАВ в воде, к полученному раствору медленно приливали 1 г (0,1 мас.%) Нефраса АК, после чего дополнительно перемешивали полученную мицеллярную дисперсию в течение 10 мин. Затем в полученную мицеллярную дисперсию, не останавливая перемешивания, вводили 2 г (0,2 мас.%) гидроксипропилгуара, после чего полученный состав перемешивали в течение 30 мин до полной гидратации полисахарида, после этого, не прекращая перемешивания, вводили 2 г (0,2 мас.%) сшивающего агента СП-РД и перемешивали полученный состав еще в течение 1-2 минут до полной сшивки.

Пример 2.

В 970 г (97,0 мас.%) раствора хлористого калия, плотностью 1,150 г/см³, при перемешивании на лопастной мешалке вводили 15 г (1,5 мас.%) диэтаноламина с последующей добавкой 3,5 г (0,35 мас.%) моющего ПАВ - Нефтенола МЛ. После растворения введенных реагентов в воде, к полученному раствору приливали 3,5 г (0,35 мас.%) Нефраса АК, после чего дополнительно перемешивали полученную мицеллярную дисперсию в течение 10 мин. Затем в полученную мицеллярную дисперсию, не останавливая перемешивания, вводили 4 г (0,4 мас.%) гидроксипропилгуара, после чего полученный состав перемешивали в течение 30 мин до полной гидратации полисахарида, после этого, не прекращая перемешивания, вводили 4 г (0,4 мас.%) сшивающего агента СП-РД и перемешивали полученный состав еще в течение 1÷2 минут до полной сшивки.

Пример 3.

В 940 г (94,0 мас.%) раствора хлористого натрия, плотностью 1,018 г/см³, при перемешивании на лопастной мешалке вводили 30 г (3,0 мас.%) диэтаноламина с последующей добавкой 7 г (0,7 мас.%) Нефтенола К. После растворения введенных реагентов в воде, к полученному раствору приливали 7 г (0,7 мас.%) Нефраса АК, после чего дополнительно перемешивали полученную мицеллярную дисперсию в течение 10 мин. Затем в полученную мицеллярную дисперсию, не останавливая перемешивания, вводили 8 г (0,8 мас.%) гидроксипропилгуара, после чего полученный состав перемешивали в течение 30 мин до полной гидратации полисахарида, после этого, не прекращая перемешивания, вводили 8 г (0,8 мас.%) сшивающего агента СП-РД и перемешивали полученный состав еще в течение 1-2 минут до полной сшивки.

Пример 4.

В 910 г (91,0 мас.%) пресной воды при перемешивании на лопастной мешалке вводили 50 г (5,0 мас.%) диэтаноламина с последующей добавкой 10 г (1,0 мас.%) моющего ПАВ - нефтенола МЛ. После растворения введенных реагентов в воде, к полученному раствору приливали 10 г (1,0 мас.%) Нефраса АК, после чего дополнительно перемешивали полученную мицеллярную дисперсию в течение 10 мин. Затем в полученную мицеллярную дисперсию, не останавливая перемешивания, вводили 10 г (1,0 мас.%) гидроксипропилгуара, после чего полученный состав перемешивали в течение 30 мин до полной гидратации полисахарида, после этого, не прекращая перемешивания, вводили 10 г (1,0 мас.%) сшивающего агента СП-РД и перемешивали полученный состав еще в течение 1-2 минут до полной сшивки.

Пример 5 (прототип).

В 1000 г пресной воды при перемешивании на лопастной мешалке вводили 4 г гидроксипропилгуара, после чего полученный раствор перемешивали в течение 30 мин до полной гидратации полисахарида, а затем, не прекращая перемешивания, последовательно вводили 0,5 г гидрофобизатора, 0,2 г диэтаноламина, 0,1 г комплексного ПАВ - нефтенола ВВД и 0,4 г десятиводного тетрабората натрия в растворе глицерина, после чего полученный гель перемешивали еще в течение 1-2 мин до полной сшивки.

Компонентный состав полученных жидкостей глушения и промывки, описанных в примерах 1-5, представлен в таблице 1.

Полученные составы исследовались следующим образом:

1. На фильтре-прессе высокого давления и температуры (FANN) исследовалась фильтрация полученных гелей при температуре 80°С и давлении 0,7 МПа.

2. Вязкость составов определялась на вискозиметре Farm 35 SA при 100 об/мин (170 сек^-1) и температуре 20°С.

3. Термостабильность оценивалась визуально по расслоению полученных составов при температуре 80°С в течение 10 суток.

4. Отмывающая способность гелей определялась по методу «холодного цилиндра». На поверхность предварительно взвешенных стеклянных цилиндров при температуре 20°С наносился слой парафиновой массы, после чего цилиндры взвешивались и переносились в стакан с исследуемой композицией. Температура исследуемой композиции поддерживалась в диапазоне от 20 до 40°С. Перемешивание осуществлялось на магнитной мешалке со скоростью 600-800 об/мин в течение 30 минут. Затем определялось количество АСПО, отмывшихся с поверхности цилиндров.

Моющую способность композиции определяют по формуле:

Э=G₂/G₁·100%,

где G₁ - первоначальная масса АСПО, г;

G₂ - масса отмытого слоя АСПО, г.

В таблице 2 представлены результаты проведенных исследований.

Физико-химические свойства полученных полисахаридных жидкостей глушения и промывки в сравнении с прототипом

Таблица 2 № состава Объем фильтрата через 30 мин, мл Эффективная вязкость при 100 об/мин, сП Стабильность при 80°С Отмывающая способность, % 1 30 45 разрушения нет 95,3 2 27 68 -«- 97,4 3 20 101 -«- 91,9 4 16 127 -«- 99,5 5 32 40 -«- 0

Из таблицы 2 следует, что заявленные составы обладают более низкой фильтрацией за счет хорошей структуры гелей; более высокой вязкостью за счет увеличения концентраций гидроксипропилгуара и сшивающего агента СП-РД; не разрушаются при температуре 80°С и обладают лучшей отмывающей способностью по сравнению с прототипом за счет введения в состав полисахаридного геля растворителя Нефраса АК, что позволяет удалять АСПО из призабойной зоны пласта и с поверхности подземного оборудования скважины.

Для приготовления полисахаридного геля для глушения и промывки скважин в полевых условиях используется следующее нефтепромысловое оборудование:

- цементировочный агрегат ЦА-320 (1 шт.)*;

- ППУ;

- автоцистерна на 6-8 м³ (1 шт.)*;

- эжектор для введения реагентов;

*) Цементировочный агрегат и автоцистерну может заменить кислотник (агрегат СИН-32).

В автоцистерну заливается пресная или минерализованная вода, необходимой плотности раствор при помощи ППУ подогревается до 18-30°С, затем в него при перемешивании с помощью ЦА-320 вводится расчетное количество водорастворимого ПАВ или диэтаноламина и водорастворимого ПАВ. Затем в полученный раствор при постоянном перемешивании вводится Нефрас АК. Полученный состав перемешивается до однородной жидкости. В приготовленную жидкость равномерно через чанок агрегата или эжектор вводится полисахаридный загуститель, после чего приготовленный состав перемешивается в течение 30 мин. Затем в полученный состав равномерно вводится сшивающий агент СПРД.

Возможно применять несколько вариантов глушения:

- с полной заменой скважинной жидкости на полисахаридную жидкость глушения;

- с заменой скважинной жидкости на полисахаридную жидкость глушения на 200-300 метров выше интервала перфорации, а выше - на пластовую, или минерализованную воду.

При полной замене жидкости на полисахаридную жидкость глушения технология глушения аналогична технологии с использованием водных систем, и отличается тем, что не возникает поглощений продуктивным пластом. Поэтому расход полисахаридной жидкости глушения не превышает объем ствола скважины.

При комбинированной замене скважинной жидкости расход полисахаридной жидкости глушения в 3-4 раза меньше, чем при полной замене. Объем полисахаридной жидкости глушения определяется расчетным путем с учетом объема зумпфа и оставлением стакана перекрывающего интервал перфорации на 100-200 м.

Необходимое условие данной технологии - плотность полисахаридной жидкости глушения должна превышать на 20-50 кг/м³ плотность основной жидкости глушения (солевого раствора).

Новая совокупность заявленных существенных признаков позволяет получить новый технический результат, а именно создать эффективный состав жидкости для глушения скважин и промывки и технологичный способ его приготовления.

Источники информации

1. Патент РФ №2246609, Е21В 43/26 - прототип.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к составам для глушения и промывки скважин. Состав содержит пресную или минерализованную воду, полисахаридный загуститель, борный сшиватель, водорастворимое поверхностно-активное вещество - ПАВ и диэтаноламин, а в качестве борного сшивателя содержит сшивающий агент СП-РД, в качестве водорастворимого ПАВ - комплексный ПАВ - Нефтенол ВВД или Нефтенол К, или Нефтенол МЛ и дополнительно растворитель Нефрас АК при следующем соотношении компонентов, мас.%: полисахаридный загуститель 0,2-1,0, сшивающий агент СП-РД 0,2-1,0, указанное водорастворимое ПАВ 0,1-1,0, диэтаноламин 0-5,0, растворитель Нефрас АК 0,1-1,0, пресная или минерализованная вода остальное. Способ приготовления состава включает растворение в пресной или минерализованной воде водорастворимого ПАВ или последовательное растворение в воде диэтаноламина и водорастворимого ПАВ. Затем в полученный водный раствор вводят Нефрас АК и перемешивают до получения мицеллярной дисперсии с последующим растворением и гидратацией в ней полисахаридного загустителя. Далее добавляют сшивающий агент СП-РД и перемешивают до полной сшивки. Технический результат - создание состава жидкости глушения и промывки, позволяющего очистить призабойную зону пласта и подземное оборудование от асфальтосмолопарафиновых отложений - АСПО и более легко освоить скважину после проведения в ней ремонтных работ. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.

1. Состав полисахаридного геля для глушения и промывки скважин, содержащий пресную или минерализованную воду, полисахаридный загуститель, борный сшиватель, водорастворимое поверхностно-активное вещество - ПАВ и диэтаноламин, отличающийся тем, что он содержит в качестве борного сшивателя - сшивающий агент СП-РД, в качестве водорастворимого ПАВ содержит комплексный ПАВ - Нефтенол ВВД или Нефтенол К, или Нефтенол МЛ и дополнительно растворитель Нефрас АК при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Полисахаридный загуститель 0,2-1,0 Сшивающий агент СП-РД 0,2-1,0 Указанное водорастворимое ПАВ 0,1-1,0 Диэтаноламин 0-5,0 Растворитель Нефрас АК 0,1-1,0 Пресная или минерализованная вода Остальное

2. Способ приготовления состава по п.1, включающий растворение в пресной или минерализованной воде, представленной преимущественно растворами одновалентных катионов, водорастворимого ПАВ или последовательное растворение в воде диэтаноламина и водорастворимого ПАВ, введение в полученный водный раствор Нефраса АК и перемешивание до получения мицеллярной дисперсии, с последующим растворением и гидратацией в ней полисахаридного загустителя, затем добавление сшивающего агента СП-РД и перемешивание до полной сшивки.